2017年造價工程師安裝計量講義：焊接

(一)焊接的分類及特點

焊接是借助于能源使兩個分離的物體產(chǎn)生原子(分子)間結(jié)合而連接成整體的過程，可以連接金屬材料和非金屬材料。按照焊接過程中金屬所處的狀態(tài)及工藝的特點，可以將焊接方法分為熔化焊、壓力焊和釬焊三大類。

熔化焊是利用局部加熱的方法將連接處的金屬加熱至熔化狀態(tài)而完成的焊接方法，可形成牢固的焊接接頭。

壓力焊是利用焊接時施加一定壓力而完成焊接的方法。這類焊接有兩種形式，可加熱后施壓，亦可直接冷壓焊接，其壓接接頭較牢固。

釬焊是把比被焊金屬熔點低的釬料金屬加熱熔化至液態(tài)，然后使其滲透到被焊金屬接縫的間隙中而達到結(jié)合的方法。釬焊接頭一般強度較低，耐熱性差。

1.熔化焊

(1)氣焊。氣焊所用的可燃氣體與氣割相同，主要有乙炔、液化石油氣(丙烷、丁烷、丙烯等)和氫氣等，氧氣為助燃氣體。

氣焊用的焊絲起填充金屬的作用，焊接時與熔化的母材一起組成焊縫金屬。因此，應(yīng)根據(jù)工件的化學(xué)成分和機械性能選用相應(yīng)成分或性能的焊絲，有時也可以用從被焊板材上切下的條料作焊絲。

氣焊主要應(yīng)用于薄鋼板、低熔點材料(有色金屬及其合金)、鑄鐵件和硬質(zhì)合金刀具等材料的焊接，以及磨損、報廢車件的補焊、構(gòu)件變形的火焰矯正等。

氣焊的優(yōu)點是設(shè)備簡單(氧氣瓶、乙炔瓶、回火保險器、焊炬、減壓器、氧氣、乙炔、輸送管等)、使用靈活;對鑄鐵及有色金屬的焊接有較好的適應(yīng)性;在電力供應(yīng)不足的地方需要焊接時，氣焊可以發(fā)揮更大的作用。缺點是生產(chǎn)效率較低，焊接后工件變形和熱影響區(qū)較大，較難實現(xiàn)自動化。

(2)電弧焊。

1)手弧焊。手工電弧焊可以進行平焊、立焊、橫焊和仰焊等多位置焊接。由于電弧焊設(shè)備輕便，搬運靈活，可以在任何有電源的地方進行維修及裝配中短縫的焊接作業(yè)，特別適用于難以達到部位的焊接。適用于各種金屬材料、各種厚度和各種結(jié)構(gòu)形狀的焊接。

如工業(yè)用碳鋼、不銹鋼、鑄鐵、銅、鋁、鎳及合金。

2)埋弧焊。埋弧焊也是利用電弧作為熱源的焊接方法。埋弧焊時電弧是在一層顆粒狀的可熔化焊劑覆蓋下燃燒，電弧光不外露。埋弧焊有自動埋弧焊和半自動埋弧焊兩種方式。前者的焊絲送進和電弧移動都由專門的機頭自動完成;后者的焊絲送進由機械完成，電弧移動則由人工進行 。埋弧焊的主要優(yōu)點是：

①熱效率較高，熔深大，工件的坡口可較小，減少了填充金屬量;

②焊接速度高。

③焊劑的存在不僅能隔開熔化金屬與空氣的接觸，而且使熔池金屬較慢地凝固，減少了焊縫中產(chǎn)生氣孔、裂紋等缺陷的可能性。

但由于采用顆粒狀焊劑，這種焊接方法一般只適用于平焊位置，且不能直接觀察電弧與坡口的相對位置，容易焊偏。不適于焊接厚度小于1mm的薄板。

由于埋弧焊熔深大，生產(chǎn)效率高，機械化操作的程度高，因而適于焊接中厚板結(jié)構(gòu)的長焊縫。

(3)氣體保護電弧焊(氣電焊)用外加氣體作為電弧介質(zhì)并保護電弧和焊接區(qū)的電弧焊稱為氣體保護電弧焊，簡稱氣電焊。

氣電焊與其他焊接方法相比，具有以下特點：

?電弧和熔池的可見性好，焊接過程中可根據(jù)熔池情況調(diào)節(jié)焊接參數(shù);

?焊接過程操作方便，沒有熔渣或很少有熔渣，焊后基本上不需清渣;

?電弧在保護氣流的壓縮下熱量集中，焊接速度較快，熔池較小，熱影響區(qū)窄，焊件焊后變形小;

?有利于焊接過程的機械化和自動化，特別是空間位置的機械化焊接;

?可以焊接化學(xué)活潑性強和易形成高熔點氧化膜的鎂、鋁、鈦及其合金;

?可以焊接薄板;

?在室外作業(yè)時，需設(shè)擋風(fēng)裝置，否則氣體保護效果不好，甚至很差;

①鎢極(不熔化極)惰性氣體保護焊。鎢極惰性氣體保護焊是在惰性氣體的保護下，利用鎢電極與工件間產(chǎn)生的電弧熱熔化母材和填充焊絲(如果使用填充焊絲)的一種焊接方法。焊接時隋性氣體形成氣體保護層隔絕空氣，以防止其對鎢極、熔池及鄰近熱影響區(qū)的有害影響，從而可獲得優(yōu)質(zhì)的焊縫。惰性氣體主要采用氬氣。

鎢極氬弧焊接操作方式分為手工焊、半自動焊和自動焊三類。鎢極惰性氣體保護焊具有下列優(yōu)點：不和金屬反應(yīng)，并自動清除工件表面氧化膜的作用，可焊接化學(xué)活潑性強的有色金屬、不銹鋼、耐熱鋼等和各種合金;適用于薄板及超薄板材料焊接;可進行各種位置的焊接，也是實現(xiàn)單面焊雙面成形的理想方法。不足之處是熔深淺，熔敷速度小，生產(chǎn)率較低;其微粒有可能進入熔池，造成污染(夾鎢);惰性氣體(氬氣、氦氣)較貴，生產(chǎn)成本較高。

鎢極惰性氣體保護焊所焊接的板材厚度范圍，從生產(chǎn)率考慮以3mm以下為宜。對于某些黑色和有色金屬的厚壁重要構(gòu)件(如壓力容器及管道)，為了保證高的焊接質(zhì)量，也采用鎢極惰性氣體保護焊。

②熔化極氣體保護焊。這種方法也是利用連續(xù)的焊絲與工件之間燃燒的電弧作熱源，由焊炬噴嘴噴出的氣體保護電弧來進行焊接。與鎢極氣體保護焊不同的是，作為焊極的焊絲在焊接過程中熔化為液態(tài)金屬，填充在焊縫處。因此其除具備不熔化極氣體保護焊的主要優(yōu)點(可進行各種位置的焊接;適用于有色金屬、不銹鋼、耐熱鋼、碳鋼、合金鋼絕大多數(shù)金屬的焊接)外，同時也具有焊接速度較快、熔敷效率較高等優(yōu)點。

③C02氣體保護焊。屬熔化極氣體保護焊，具有生產(chǎn)效率高、焊接變形小、適用范圍廣等特點。焊接時電弧為明弧焊，可見性好，采用半自動焊接法進行曲線焊縫和空間位置焊縫的焊接十分方便，操作簡單，容易掌握。不足之處是焊接飛濺較大，防風(fēng)能力差。

(4)等離子弧焊。等離子弧焊也是一種不熔化極電弧焊，其等離子弧是自由電弧壓縮而成的，叫轉(zhuǎn)移電弧。其離子氣為氬氣、氮氣、氦氣或其中二者之混合氣。等離子弧的能量集中，溫度高，焰流速度大。這些特性使得等離子弧廣泛應(yīng)用于焊接、噴涂和堆焊。

等離子弧焊與鎢極惰性氣體保護焊相比，有以下特點：

1)等離子弧能量集中、溫度高，對于大多數(shù)金屬在一定厚度范圍內(nèi)都能獲得小孔效應(yīng)，可以得到充分熔透，反面成形均勻的焊縫;

2)電弧挺度好，等離子弧的擴散角僅5 °左右，基本上是圓柱形，弧長變化對工件上的加熱面積和電流密度影響比較小。所以，等離子弧焊弧長變化對焊縫成形的影響不明顯;

3)焊接速度比鎢極惰性氣體保護焊快;

4)能夠焊接更細、更薄的工件(如1mm以下極薄金屬的焊接);

5)設(shè)備比較復(fù)雜、費用較高，工藝參數(shù)調(diào)節(jié)匹配也比較復(fù)雜。

(5)電渣焊。電渣焊是利用電流通過液體熔渣時所產(chǎn)生的電阻熱進行焊接的方法。

電渣焊的焊接效率可比埋弧焊提高2～5倍，焊接時坡口準備簡單，焊接熔池體積較大，焊接區(qū)在高溫停留時問較長，冷卻速度緩慢，焊縫及近縫區(qū)不易形成淬硬組織、冷裂紋、氣孔和夾渣等缺陷，但極易產(chǎn)生熱裂紋，這在一定程度上阻礙了這種高效焊接法在大型重要焊接結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用。電渣焊可以焊接各種碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強度鋼、耐熱鋼和中合金鋼，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于鍋爐、壓力容器、重型機械、冶金設(shè)備和船舶等的制造中。另外，用電渣焊可進行大面積堆焊和補焊。

(6)激光焊。

(7)電子束焊。

2.壓力焊

(1)電阻焊。

電阻焊方法主要有四種，即點焊、縫焊、凸焊和對焊。

電阻焊廣泛用于汽車駕駛室、金屬車廂復(fù)板、家具等低碳鋼產(chǎn)品的焊接和低合金鋼、不銹鋼、鋁合金和鐵合金等材料的焊接。

1)點焊是一種高速、經(jīng)濟的連接方法。點焊適用于可以采用搭接、接頭不要求氣密、厚度小于3mm的沖壓、軋制的薄板構(gòu)件。

2)縫焊廣泛應(yīng)用于油桶、罐頭罐、暖氣片、飛機和汽車油箱的薄板焊接。

3)凸焊主要用于焊接低碳鋼和低合金鋼的沖壓件。凸焊的種類多，除板件凸焊外，還有螺帽、螺釘類零件的凸焊、線材交叉凸焊、管子凸焊和板材T形凸焊等。板件凸焊最適宜的厚度為0.5～4.0mm.

4)對焊時，兩工件端面相接觸，經(jīng)過電阻加熱和加壓后沿整個接觸面被焊接起來。

3.釬焊

釬焊的優(yōu)點是容易保證焊件的尺寸精度，同時對于焊件母材的組織及性能的影響也比較小;適用于各種金屬材料、異種金屬和金屬與非金屬的連接;一次完成多個零件或多條釬縫的釬焊;可以釬焊極薄或極細的零件，以及粗細、厚薄相差很大的零件。釬焊的缺點是釬焊接頭的耐熱能力比較差，接頭強度比較低，釬焊時表面清理及焊件裝配質(zhì)量的要求比較高。

(1)火焰釬焊。

(2)電阻釬焊。

(3)感應(yīng)釬焊。